岩石破坏声发射平静期及其分形特征研究

 通过岩石加载的室内试验方法,测试不同岩石破裂全过程的力学特征及其声发射特性,得到岩石破坏全过程力学特性——岩石的全应力–应变曲线、声发射事件累积数、声发射事件率等相关曲线及参数,给出声发射事件数、事件率与应力水平、时间之间的关系。着重讨论一次性加载过程中塑性变形阶段明显的岩石在加载接近峰值强度时单位时间内的应力增长速度减小,也即这一阶段出现明显的“耗时”现象;并且在此阶段监测到的声发射事件率出现明显下降,出现声发射相对平静阶段;而对于塑性变形阶段不明显的岩石来说,这一阶段则基本不存在明显的“耗时”现象,声发射的监测中也没有发现声发射相对平静期现象。另外,还运用分形理论,研究分析处于不同加载应力比的岩样在各个阶段的声发射分形维数,特别是研究声发射平静期维数变化情况。指出在加载初期分形维数处于较低值,且分形维数随加载应力增加而逐步增加;在加载到峰值应力的40%左右时,分形维数开始下降;在加载接近到峰值应力时,即处于声发射平静期阶段时分形维数逐步降到最低,且此时预示着岩石的破坏。此外,结合室内试验,还对现场岩体失稳破坏声发射监测中的一些实际问题进行总结和分析,为更好地应用声发射手段进行岩体稳定性现场监测预报提供理论依据、方法和手段。     

微震监测系统在矿山安全管理中的应用研究

介绍了微震监测技术在矿山安全管理中多个方面的应用,着重阐明多通道、全数字型微震监测系统在凡口铅锌矿的建立和应用情况,详细说明了该套系统的组成、监测范围及其性能,通过采用人工震源验证了其定位精度高。该系统的建立对于推动我国矿山地压灾害监测和安全管理水平有重要的意义。     

基于3DMine-FLAC3D的复杂采空区稳定性分析

某矿山经空场法开采多年,形成大量采空区,为消除采空区造成的安全隐患,需对采空区稳定性进行研究。通过实地调查、现场取样以及室内岩石力学试验得到矿岩力学参数,利用3DMine软件建立了矿山采空区的三维可视化模型,以此为基础,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对采空区的稳定性进行了模拟分析,结果表明:Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号采空区对周围岩体的影响最大,Ⅰ号采空区上部地表位移较大,塑性区连通至地表,是矿体开采对地压影响最大的采空区。Ⅱ号采空区围岩上盘中部区域受拉应力影响较大,影响采空区的整体稳定性;Ⅰ号采空区与Ⅲ号采空区之间区域的岩体出现剪切破坏,Ⅲ号采空区顶板围岩稳定性较差。为保证安全生产,应尽快对采空区进行治理。     

声发射技术在岩土工程中的应用

通过声发射技术的发展以及用于采场稳定性监测、边坡稳定性监测、量测地应力的几个例子，说明声发射技术在岩土工程中的应用及其优越性和发展前景，指出在岩石声发射机理、波形识别技术、试验标准的制定、凯塞效应的机理等还有待进一步研究。     

电除尘粉煤灰对铅锌尾砂胶结充填体性能的影响

为研究电除尘粉煤灰(EFA)对铅锌尾砂胶结充填体性能的影响规律.通过坍落度测试和流变性计算,分析了料浆的流动性.同时,测定了充填体抗压强度的变化情况,并通过低场核磁共振技术(L-FNMR)分析了充填体孔隙的变化规律.结果表明,EFA 和普通硅酸盐水泥(OPC)的最佳掺比为EFA：OPC＝4：6.此时,料浆的坍落度为27.0 cm,且其屈服应力和塑性黏度分别降低了16.60 Pa和0.0258 Pa·s.在最佳的EFA 掺比下,后期充填体强度显著增加,且在第28天养护龄期下的充填体抗压强度最高,为2.76 MPa.同时,L-FNMR测试结果表明,在最佳的EFA 掺比下,后期充填体中的孔隙率显著降低,第28天时充填体总孔隙率为12.50％,充填体中的微孔、过渡孔、中孔和大孔的孔隙率分别5.51％、4.48％、1.37％和1.14％.铅锌尾砂充填效果改善的原因是最佳的EFA 掺比改善了料浆的颗粒级配,降低了料浆的屈服应力和塑性黏度,同时,改善了充填体的内部结构,降低了孔隙率,提高了充填体的密实性和抗压强度.     

脉内上向水平分层充填采矿法

分层充填是目前应用较为广泛的一种高效、简单、安全的采矿方法,为实现机械化生产,需每3～4个分层掘进一条脉外分段巷道及分层联络道。脉外分层联络道施工复杂、周期长,在薄～中厚矿体的开采中,存在采准工程量大、采切比大、成本高等问题。研究提出脉内上向水平分层充填采矿法,取消常规分段巷道、采场联络道等工程,将采准巷道布置在脉内,结果表明,采切比低于5 m/kt,大幅降低了采切工程量,进而节省了成本,可供类似矿山借鉴。     

前常铜铁矿采矿回采方案及岩层移动研究

通过室内岩石力学试验以及现场工程地质调查,确定了前常铜铁矿的工程岩体力学参数,并采用二维弹塑性有限元数值模拟方法,计算了前常铜铁矿由采矿引起的岩层移动,并得出其移动规律,圈定了岩层移动分级范围;同时,根据矿山技改实际要求,对技改采矿方案的结构参数、回采顺序以及回采高度等进行了比较计算,提出了优化的采场结构参数以及回采顺序和回采范围。     

用岩石声发射凯塞效应量测地应力研究

凯塞效应在实际工程中的应用越来越受到重视,通过介绍利用岩石声发射技术进行地应力测试的基本原理和实验方法,指出该方法具有比一般应力解除法进行现场地应力量测所特有的经济、简便、有效的优点,并且还介绍了利用该方法对厂坝铅锌矿地应力进行测试的实例,最后指明对凯塞效应有影响的一些因素以及有待进一步研究的方向.     

我国金属矿山首套微震监测系统建成并投入使用

我国首套16通道全数字型微地震监测系统在凡口铅锌矿建成。该项研究为国家十五攻关项目专题“深部地压灾害定位、预报与防治技术研究(专题号：2001BA609A-09—02)”，由长沙矿山研究院岩体力学研究所教授高工李庶林博士领导的科研专题组和凡口铅锌矿共同承担，经过三年的努力顺利完成了研究任务。